Wie wird das biologische Alter gemessen?
Als Ergebnis einer biologischen Uhr ist es ein wichtiges Konzept und ein praktisches Instrument für die Altersforschung
Markus Spiske
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Das biologische Alter ist das Ergebnis einer biologischen Uhr; es ist ein wichtiges Konzept und ein praktisches Instrument für die Altersforschung. Aber wie genau wird das biologische Alter errechnet, wovon wird es beeinflusst, wie unterscheidet es sich vom chronologischen Alter und was können wir daraus ableiten?
Biologisches Alter vs. chronologisches Alter
Da jeder Mensch unterschiedlich schnell altert, können die Unterschiede zwischen dem chronologischen und dem biologischen Alter voneinander abweichen.
Das chronologische Alter ist die Zahl, die sich aus dem Geburtsdatum ergibt und auf die wir keinen Einfluss haben. Das biologische Alter hingegen ist durchaus beeinflussbar. Es spiegelt den allgemeinen Gesundheitszustand eines Körpers wider und verändert sich als Reaktion auf Lebensstil und Gesundheitszustand. Eine gesündere Ernährung, regelmäßiger Sport und guter, ausreichender Schlaf können das biologische Alter aktiv herabsetzen.
Alterungs-Biomarker
Um das biologische Alter zu bestimmen, mussten Langlebigkeitsforscher zunächst standardisierte Metriken oder Biomarker für die Zellalterung ermitteln. Alterungs-Biomarker sind gut erforschte Grundlagen des Alterns auf zellulärer Ebene; sie reagieren messbar auf das Altern und altersbedingte Beschwerden. Diese Alterungs-Biomarker dienen dem Verständnis und der Entwicklung sogenannter biologischer Uhren, die wiederum unser biologisches Alter messen und berechnen.
Ein genaues Verständnis der Alterungs-Biomarker und der zellulären Gesundheit kann die Frühdiagnose verschiedener Krankheiten ermöglichen und dabei helfen, altersbedingte Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurologische Störungen zu bekämpfen.
Epigenetische Daten
Zur Berechnung des biologischen Alters werden epigenetische Daten verwendet, insbesondere die der DNA-Methylierung, die aus einer Blutprobe oder einer anderen Quelle stammt. Die DNA-Methylierung ist im Grunde eine chemische Veränderung der DNA - sie verändert nicht die Sequenz der DNA, sondern reguliert, welche Gene ein- und welche ausgeschaltet werden. Und es gibt bestimmte Bereiche des Genoms, in denen die Methylierung mit dem Alter zunimmt, und andere Bereiche, in denen die Methylierung mit dem Alter abnimmt.
Wenn man das gesamte Genom betrachtet, gibt es sehr spezifische Muster der DNA-Methylierung und wie es sich mit dem Alter verändert: Anhand dieser Muster kann man das biologische Alter einer Person vorhersagen, und zwar auf der Grundlage von Hunderttausenden dieser Stellen, die ein Spiegelbild der allgemeinen Gesundheit und Funktionsfähigkeit sind.
Tests, die für zu Hause angeboten werden, messen das biologische Alter im Speichel als Indikator für das biologische Gesamtalter einer Person, während die meisten wissenschaftlichen Studien Blut für diese Messung verwenden. Das Spannende an der Verwendung der DNA-Methylierung zur Messung des biologischen Alters ist jedoch, dass für verschiedene Teile des Körpers unterschiedliche biologische Alter berechnet werden können. Dies ermöglicht ein differenzierteres Verständnis des biologischen Alters einer Person in den verschiedenen Organen und damit ein umfassenderes Verständnis ihrer allgemeinen Gesundheit und ihres Alterns. Anhand einer Blutprobe kann das biologische Alter des Blutes bestimmt werden. Mit einer Hautprobe, einer Speichelprobe oder einem Wangenabstrich lässt sich das biologische Alter auf der Grundlage dieser Zellen bestimmen. Derzeit gibt es keine Biopsien von verschiedenen Organen, aber man könnte ein anderes biologisches Alter für das Herz als für die Leber oder sogar das Gehirn ermitteln, und das könnte weitere Auswirkungen auf die künftige Gesundheit dieser spezifischen Organe haben.
DNA-Methylierung
Die DNA-Methylierung ist ein grundlegendes Konzept der Epigenetik. Die Genexpression bezieht sich auf das Ausmaß der Proteinproduktion, die von einem Gen ausgeht. Ein Gen kann nur dann Proteine produzieren, wenn sich spezifische Enzyme an seine DNA binden. Wollte man ein Gen ausschalten, sodass es keine Proteine mehr produziert, müsste man verhindern, dass Enzyme an seine DNA anbinden. Wenn man Methylgruppen an die DNA eines Gens anhängt, wird die Bindung für Proteine erschwert. Eine Erhöhung des DNA-Methylierungsniveaus kann also die Proteinproduktion und damit die Genexpression wirksam verringern.
Im Idealfall wünschen wir uns niedrigere Methylierungswerte bei Genen mit schützenden Wirkungen, wie z. B. bei Tumorsuppressor-Genen, und höhere Methylierungswerte bei Genen, die negative Auswirkungen haben können, wie z. B. Tumorpromotor-Gene. Mit zunehmendem Alter wird die DNA jedoch geschädigt und obwohl sie auch wieder repariert wird, sind die Die DNA-Reparaturen selten perfekt und führen oft zu unterschiedlichen Methylierungsmustern. Diese kritischen Veränderungen können den Alterungsprozess beschleunigen. Tatsächlich sind die meisten altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, auf epigenetische Veränderungen zurückzuführen.
Referenzen
- Wu, J. W., Yaqub, A., Ma, Y., Koudstaal, W., Hofman, A., Ikram, M. A., Ghanbari, M. & Goudsmit, J. (2021, 5. August). Biological age in healthy elderly predicts aging-related diseases including dementia. Scientific Reports, 11(1).
- López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M. & Kroemer, G. (2013, Juni). The Hallmarks of Aging. Cell, 153(6), 1194–1217.
- Saul, D. & Kosinsky, R. L. (2021, 2. Januar). Epigenetics of Aging and Aging-Associated Diseases. International Journal of Molecular Sciences, 22(1), 401.
- Yousefi, P. D., Suderman, M., Langdon, R., Whitehurst, O., Davey Smith, G. & Relton, C. L. (2022, 18. März). DNA methylation-based predictors of health: applications and statistical considerations. Nature Reviews Genetics, 23(6), 369–383.
- Grodstein, F., Lemos, B., Yu, L., Iatrou, A., De Jager, P. L. & Bennett, D. A. (2021, 7. Januar). Characteristics of Epigenetic Clocks Across Blood and Brain Tissue in Older Women and Men. Frontiers in Neuroscience, 14.
Publiziert
31.8.2024
Kategorie
Longevity
Experte
Wissenschaftliche Begriffe
Biologisches Alter
Das biologische Alter ist das Alter der Zellen im Körper, das durch verschiedene Eigenschaften und Biomarker, die in der Forschung mit dem Altern und dem Verfall korrelieren, bestimmt wird.
Biomarker
Eine spezifische Substanz, ein physisches Merkmal, ein Gen usw., das gemessen werden kann, um das Vorhandensein oder den Fortschritt einer Krankheit anzuzeigen.
DNA
Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure, das Molekül, das die Informationen kodiert, die eine Zelle zum Funktionieren oder ein Virus zur Replikation benötigt. Bildet eine Doppelhelix, die einer verdrehten Leiter ähnelt, ähnlich wie ein Reißverschluss. Die Basen, abgekürzt als A, C, T und G, befinden sich auf jeder Seite der Leiter oder des Strangs, die in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Die Basen üben eine Anziehungskraft aufeinander aus, so dass A an T und C an G haften. Die Abfolge dieser Buchstaben wird als genetischer Code bezeichnet.
Epigenetik
von altgriechisch ἐπί epi 'dazu, außerdem' und -genetik
Bezieht sich auf Veränderungen der Genexpression einer Zelle, die keine Veränderung des DNA-Codes beinhalten. Stattdessen werden die DNA und die Histone, um die die DNA gewickelt ist, mit entfernbaren chemischen Signalen "markiert" (siehe Demethylierung und Deacetylierung). Epigenetische Markierungen teilen anderen Proteinen mit, wo und wann sie die DNA lesen sollen. Vergleichbar ist dies mit einem Post-it auf einer Buchseite, auf dem "Überspringen" steht. Ein Leser wird die Seite ignorieren, aber das Buch selbst wurde nicht verändert.
DNA-Methylations-Uhr
Veränderungen in der Anzahl und an den Stellen der DNA-Methylierungsmarkierungen auf der DNA können zur Vorhersage der Lebensspanne verwendet werden und markieren die Zeit ab der Geburt. Bei der epigenomischen Umprogrammierung oder dem Klonen eines Organismus werden die Methylmarkierungen entfernt, wodurch das Alter der Zelle umgekehrt wird.
Methylierung
Chemische Veränderung der DNA, die die Genaktivität beeinflusst
Das biologische Alter ist das Ergebnis einer biologischen Uhr; es ist ein wichtiges Konzept und ein praktisches Instrument für die Altersforschung. Aber wie genau wird das biologische Alter errechnet, wovon wird es beeinflusst, wie unterscheidet es sich vom chronologischen Alter und was können wir daraus ableiten?
Biologisches Alter vs. chronologisches Alter
Da jeder Mensch unterschiedlich schnell altert, können die Unterschiede zwischen dem chronologischen und dem biologischen Alter voneinander abweichen.
Das chronologische Alter ist die Zahl, die sich aus dem Geburtsdatum ergibt und auf die wir keinen Einfluss haben. Das biologische Alter hingegen ist durchaus beeinflussbar. Es spiegelt den allgemeinen Gesundheitszustand eines Körpers wider und verändert sich als Reaktion auf Lebensstil und Gesundheitszustand. Eine gesündere Ernährung, regelmäßiger Sport und guter, ausreichender Schlaf können das biologische Alter aktiv herabsetzen.
Alterungs-Biomarker
Um das biologische Alter zu bestimmen, mussten Langlebigkeitsforscher zunächst standardisierte Metriken oder Biomarker für die Zellalterung ermitteln. Alterungs-Biomarker sind gut erforschte Grundlagen des Alterns auf zellulärer Ebene; sie reagieren messbar auf das Altern und altersbedingte Beschwerden. Diese Alterungs-Biomarker dienen dem Verständnis und der Entwicklung sogenannter biologischer Uhren, die wiederum unser biologisches Alter messen und berechnen.
Ein genaues Verständnis der Alterungs-Biomarker und der zellulären Gesundheit kann die Frühdiagnose verschiedener Krankheiten ermöglichen und dabei helfen, altersbedingte Krankheiten wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und neurologische Störungen zu bekämpfen.
Epigenetische Daten
Zur Berechnung des biologischen Alters werden epigenetische Daten verwendet, insbesondere die der DNA-Methylierung, die aus einer Blutprobe oder einer anderen Quelle stammt. Die DNA-Methylierung ist im Grunde eine chemische Veränderung der DNA - sie verändert nicht die Sequenz der DNA, sondern reguliert, welche Gene ein- und welche ausgeschaltet werden. Und es gibt bestimmte Bereiche des Genoms, in denen die Methylierung mit dem Alter zunimmt, und andere Bereiche, in denen die Methylierung mit dem Alter abnimmt.
Wenn man das gesamte Genom betrachtet, gibt es sehr spezifische Muster der DNA-Methylierung und wie es sich mit dem Alter verändert: Anhand dieser Muster kann man das biologische Alter einer Person vorhersagen, und zwar auf der Grundlage von Hunderttausenden dieser Stellen, die ein Spiegelbild der allgemeinen Gesundheit und Funktionsfähigkeit sind.
Tests, die für zu Hause angeboten werden, messen das biologische Alter im Speichel als Indikator für das biologische Gesamtalter einer Person, während die meisten wissenschaftlichen Studien Blut für diese Messung verwenden. Das Spannende an der Verwendung der DNA-Methylierung zur Messung des biologischen Alters ist jedoch, dass für verschiedene Teile des Körpers unterschiedliche biologische Alter berechnet werden können. Dies ermöglicht ein differenzierteres Verständnis des biologischen Alters einer Person in den verschiedenen Organen und damit ein umfassenderes Verständnis ihrer allgemeinen Gesundheit und ihres Alterns. Anhand einer Blutprobe kann das biologische Alter des Blutes bestimmt werden. Mit einer Hautprobe, einer Speichelprobe oder einem Wangenabstrich lässt sich das biologische Alter auf der Grundlage dieser Zellen bestimmen. Derzeit gibt es keine Biopsien von verschiedenen Organen, aber man könnte ein anderes biologisches Alter für das Herz als für die Leber oder sogar das Gehirn ermitteln, und das könnte weitere Auswirkungen auf die künftige Gesundheit dieser spezifischen Organe haben.
DNA-Methylierung
Die DNA-Methylierung ist ein grundlegendes Konzept der Epigenetik. Die Genexpression bezieht sich auf das Ausmaß der Proteinproduktion, die von einem Gen ausgeht. Ein Gen kann nur dann Proteine produzieren, wenn sich spezifische Enzyme an seine DNA binden. Wollte man ein Gen ausschalten, sodass es keine Proteine mehr produziert, müsste man verhindern, dass Enzyme an seine DNA anbinden. Wenn man Methylgruppen an die DNA eines Gens anhängt, wird die Bindung für Proteine erschwert. Eine Erhöhung des DNA-Methylierungsniveaus kann also die Proteinproduktion und damit die Genexpression wirksam verringern.
Im Idealfall wünschen wir uns niedrigere Methylierungswerte bei Genen mit schützenden Wirkungen, wie z. B. bei Tumorsuppressor-Genen, und höhere Methylierungswerte bei Genen, die negative Auswirkungen haben können, wie z. B. Tumorpromotor-Gene. Mit zunehmendem Alter wird die DNA jedoch geschädigt und obwohl sie auch wieder repariert wird, sind die Die DNA-Reparaturen selten perfekt und führen oft zu unterschiedlichen Methylierungsmustern. Diese kritischen Veränderungen können den Alterungsprozess beschleunigen. Tatsächlich sind die meisten altersbedingten Veränderungen, die wir erleben, auf epigenetische Veränderungen zurückzuführen.
Experte
Referenzen
- Wu, J. W., Yaqub, A., Ma, Y., Koudstaal, W., Hofman, A., Ikram, M. A., Ghanbari, M. & Goudsmit, J. (2021, 5. August). Biological age in healthy elderly predicts aging-related diseases including dementia. Scientific Reports, 11(1).
- López-Otín, C., Blasco, M. A., Partridge, L., Serrano, M. & Kroemer, G. (2013, Juni). The Hallmarks of Aging. Cell, 153(6), 1194–1217.
- Saul, D. & Kosinsky, R. L. (2021, 2. Januar). Epigenetics of Aging and Aging-Associated Diseases. International Journal of Molecular Sciences, 22(1), 401.
- Yousefi, P. D., Suderman, M., Langdon, R., Whitehurst, O., Davey Smith, G. & Relton, C. L. (2022, 18. März). DNA methylation-based predictors of health: applications and statistical considerations. Nature Reviews Genetics, 23(6), 369–383.
- Grodstein, F., Lemos, B., Yu, L., Iatrou, A., De Jager, P. L. & Bennett, D. A. (2021, 7. Januar). Characteristics of Epigenetic Clocks Across Blood and Brain Tissue in Older Women and Men. Frontiers in Neuroscience, 14.
Publiziert
31.8.2024
Kategorie
Longevity
Wissenschaftliche Begriffe
Biologisches Alter
Das biologische Alter ist das Alter der Zellen im Körper, das durch verschiedene Eigenschaften und Biomarker, die in der Forschung mit dem Altern und dem Verfall korrelieren, bestimmt wird.
Biomarker
Eine spezifische Substanz, ein physisches Merkmal, ein Gen usw., das gemessen werden kann, um das Vorhandensein oder den Fortschritt einer Krankheit anzuzeigen.
DNA
Abkürzung für Desoxyribonukleinsäure, das Molekül, das die Informationen kodiert, die eine Zelle zum Funktionieren oder ein Virus zur Replikation benötigt. Bildet eine Doppelhelix, die einer verdrehten Leiter ähnelt, ähnlich wie ein Reißverschluss. Die Basen, abgekürzt als A, C, T und G, befinden sich auf jeder Seite der Leiter oder des Strangs, die in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Die Basen üben eine Anziehungskraft aufeinander aus, so dass A an T und C an G haften. Die Abfolge dieser Buchstaben wird als genetischer Code bezeichnet.
Epigenetik
von altgriechisch ἐπί epi 'dazu, außerdem' und -genetik
Bezieht sich auf Veränderungen der Genexpression einer Zelle, die keine Veränderung des DNA-Codes beinhalten. Stattdessen werden die DNA und die Histone, um die die DNA gewickelt ist, mit entfernbaren chemischen Signalen "markiert" (siehe Demethylierung und Deacetylierung). Epigenetische Markierungen teilen anderen Proteinen mit, wo und wann sie die DNA lesen sollen. Vergleichbar ist dies mit einem Post-it auf einer Buchseite, auf dem "Überspringen" steht. Ein Leser wird die Seite ignorieren, aber das Buch selbst wurde nicht verändert.
DNA-Methylations-Uhr
Veränderungen in der Anzahl und an den Stellen der DNA-Methylierungsmarkierungen auf der DNA können zur Vorhersage der Lebensspanne verwendet werden und markieren die Zeit ab der Geburt. Bei der epigenomischen Umprogrammierung oder dem Klonen eines Organismus werden die Methylmarkierungen entfernt, wodurch das Alter der Zelle umgekehrt wird.
Methylierung
Chemische Veränderung der DNA, die die Genaktivität beeinflusst
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